Архив рубрики: Бурение скважин
Материалы, применяемые для изготовления шарошечных долот.
Долговечность шарошечных
долот определяет эффективность процесса углубления скважин, при всем этом их
крепкость и износостойкость почти во всем определяются правильным выбором и
качеством сталей и других конструкционных и упрочняющих металлов и сплавов,
резин и смазок.
В связи с тем, что
буровые долота эксплуатируются в только томных условиях, подбор сталей
и других материалов должен быть строго дифференцирован для каждого отдельного
элемента долота — от тел качения и подшипников скольжения до корпусов лап,
шарошек и армирующих твердосплавных наплавок.
Опора лапы долота —
цапфа, на которой вращается шарошка, подвергается воздействию значительных
статических и динамических нагрузок. Особенности условий работы цапфы
характеризуются контактно-усталостным изнашиванием в случае негерметизированной
опоры. Поэтому сталь, используемая для изготовления лапы долота, должна
обеспечивать высокую прочность и вязкость в купе с высокой контактной
выносливостью и хорошей износостойкостью. Кроме того, конструктивные
особенности буровых долот обусловливают необходимость хорошей свариваемости
материала лап.
Шарошечные долота.
Шарошечные долота представляют собой
более универсальный породоразрушающий буровой
инструмент, так как область их внедрения обхватывает фактически все
обилие горных пород: от очень мягеньких до очень
твердых.
В России, также в США и
других зарубежных странах для бурения нефтяных и газовых скважин в главном
используют шарошечные долота с коническими шарошками. Шарошечные долота
созданы для сплошного бурения нефтяных, газовых и геологоразведочных
скважин, также скважин различного назначения в горнодобывающей
промышленности и строительстве с очисткой забоя жидкостью или воздухом.
Шарошечные долота имеют
следующие преимущества по сравнению с лопастными:
·
площадь
контакта шарошечных долот с забоем значительно меньше, чем у лопастных долот,
но длина их рабочих кромок больше, что значительно повышает эффективность
разрушения горных пород;
·
шарошки
долота перекатываются по заоою в отличие от лезвии лопастного долота, скользящих по нему, вследствие
чего интенсивность износа зубьев шарошек значительно меньше интенсивности
износа лезвий лопастных долот;
·
вследствие
перекатывания шарошек по забою крутящий момент, потребляемый долотом,
сравнительно невелик, поэтому опасность заклинивания шарошечного долота
сводится к минимуму.
Для повышения ресурса долот в их
конструкции используются опоры скольжения и вооружение шарошек твердосплавными
зубками. Для наиболее тяжелых условий эксплуатации разработаны долота с
элементами герметизации опор.
Одношарошечные долота.
Эти долота разработаны в СевКавНИПИ.
Они все относятся к одному классу (с твердосплавным вооружением) и одному типу
С3 (по прежнему обозначению С1) – для средних,
в большей степени карбонатных, хрупких пород, таких как доломиты, конгломераты,
известняки и др.
По своим конструктивным особенностям они делятся на
модификации, показанные на рис. 6. Одношарошечное долото состоит из корпуса с
присоединительной головкой, лапы и сферической шарошки. Промывочное устройство
в виде сквозного периферического отверстия просверливается в лапе неподалеку от
основания цапфы, направляющего струю раствора по касательной к поверхности
шарошки.
\
Рис. 6. Модификация российских
одношарошечных долот:
а — основная
(серийная); б — с кольцевыми расточками на шарошке; в — с нижней промывкой; г
— с коническими зубками; Один — корпус долота; Два — шарошка.
Корпус выполнен с утолщенной консольной лапой, изготовляемой
с цапфой, ось которой наклонена под углом 30° к оси долота.
Опора включает два шарикоподшипника, один из которых
выполняется замковым, и два подшипника скольжения. В
новом долоте основные нагрузки несут шарикоподшипники.
Стали, применяемые для изготовления деталей долот.
К материалу корпуса
шарошки, в особенности с твердосплавным вооружением, предъявляется более непростой
комплекс требований, поскольку он должен обеспечивать надежное удержание
твердосплавных зубков, закрепляемых в отверстиях шарошки способом холодной
запрессовки.
Основные материалы
(стали), предусмотренные ОСТ 26 Февраля 1315-84 для изготовления лап и шарошек долот
приведены в табл. 1.
Таблица
1.Стали, применяемые дли изготовления деталей долот
|
Наименование детали |
Диаметр долота, мм |
Марка стали |
|
Долото с опорой скольжения |
||
|
Шарошка |
46,0-212,7 |
17 НЗМА-Ш |
|
|
215,9-295,3 |
16ХНЗМА-Ш |
|
|
311,1 и поболее |
18ХНЗМА |
|
Лапа |
46,0-151,0 |
14ХНЗМА-Ш |
|
|
158,7-212,7 |
22ХГНМА-Ш |
|
|
215,9 |
22ХГНМА-Ш |
|
|
|
14ХНЗМА-Ш |
|
|
222,3-295,3 |
22ХГНМА |
|
|
311,1 и поболее |
14ХНЗМА |
|
|
|
14Х2НЗМА |
|
Долото с опорой качения |
||
|
Шарошка |
112,0-190,5 |
17НЗМА-Ш |
|
|
215,9-295,3 |
16ХНЗМА-Ш |
|
|
|
16ХНЗМФА |
|
|
311,1 и поболее |
18ХНЗМА |
|
Лапа |
112,0-190,5 |
14ХНЗМА-Ш |
|
|
215,9-295,3 |
14ХЗМА-Ш |
|
|
311,1 и поболее |
14ХНЗМА |
|
|
|
14Х2НЗМА |